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cygwin and mingw fixes
[simgear.git] / simgear / math / polar3d.hxx
index 3fa475d16a8f45027c65988521fe3a3d60622d6a..a2c863f27a26581b2f47acf07c3546cff08525a6 100644 (file)
@@ -1,28 +1,32 @@
-// polar.hxx -- routines to deal with polar math and transformations
-//
+/**
+ * \file polar3d.hxx
+ * Routines to deal with polar math and transformations.
+ */
+
 // Written by Curtis Olson, started June 1997.
 //
 // Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
 //
-// This program is free software; you can redistribute it and/or
-// modify it under the terms of the GNU General Public License as
-// published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
-// License, or (at your option) any later version.
+// This library is free software; you can redistribute it and/or
+// modify it under the terms of the GNU Library General Public
+// License as published by the Free Software Foundation; either
+// version 2 of the License, or (at your option) any later version.
 //
-// This program is distributed in the hope that it will be useful, but
-// WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+// This library is distributed in the hope that it will be useful,
+// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
-// General Public License for more details.
+// Library General Public License for more details.
 //
-// You should have received a copy of the GNU General Public License
-// along with this program; if not, write to the Free Software
-// Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+// You should have received a copy of the GNU Library General Public
+// License along with this library; if not, write to the
+// Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
+// Boston, MA  02111-1307, USA.
 //
 // $Id$
 
 
-#ifndef _POLAR_HXX
-#define _POLAR_HXX
+#ifndef _POLAR3D_HXX
+#define _POLAR3D_HXX
 
 
 #ifndef __cplusplus                                                          
 #include <simgear/math/point3d.hxx>
 
 
-// Find the Altitude above the Ellipsoid (WGS84) given the Earth
-// Centered Cartesian coordinate vector Distances are specified in
-// meters.
-double fgGeodAltFromCart(const Point3D& cp);
+/** 
+ * Find the Altitude above the Ellipsoid (WGS84) given the Earth
+ * Centered Cartesian coordinate vector Distances are specified in
+ * meters.
+ * @param cp point specified in cartesian coordinates
+ * @return altitude above the (wgs84) earth in meters
+ */
+double sgGeodAltFromCart(const Point3D& cp);
 
 
-// Convert a polar coordinate to a cartesian coordinate.  Lon and Lat
-// must be specified in radians.  The FG convention is for distances
-// to be specified in meters
-inline Point3D fgPolarToCart3d(const Point3D& p) {
+/**
+ * Convert a polar coordinate to a cartesian coordinate.  Lon and Lat
+ * must be specified in radians.  The SG convention is for distances
+ * to be specified in meters
+ * @param p point specified in polar coordinates
+ * @return the same point in cartesian coordinates
+ */
+inline Point3D sgPolarToCart3d(const Point3D& p) {
     double tmp = cos( p.lat() ) * p.radius();
 
     return Point3D( cos( p.lon() ) * tmp,
@@ -54,20 +66,30 @@ inline Point3D fgPolarToCart3d(const Point3D& p) {
 }
 
 
-// Convert a cartesian coordinate to polar coordinates (lon/lat
-// specified in radians.  Distances are specified in meters.
-inline Point3D fgCartToPolar3d(const Point3D& cp) {
+/**
+ * Convert a cartesian coordinate to polar coordinates (lon/lat
+ * specified in radians.  Distances are specified in meters.
+ * @param cp point specified in cartesian coordinates
+ * @return the same point in polar coordinates
+ */
+inline Point3D sgCartToPolar3d(const Point3D& cp) {
     return Point3D( atan2( cp.y(), cp.x() ),
-                   FG_PI_2 - 
+                   SGD_PI_2 - 
                    atan2( sqrt(cp.x()*cp.x() + cp.y()*cp.y()), cp.z() ),
                    sqrt(cp.x()*cp.x() + cp.y()*cp.y() + cp.z()*cp.z()) );
 }
 
 
-// calc new lon/lat given starting lon/lat, and offset radial, and
-// distance.  NOTE: starting point is specifed in radians, distance is
-// specified in meters (and converted internally to radians)
-// ... assumes a spherical world
+/**
+ * Calculate new lon/lat given starting lon/lat, and offset radial, and
+ * distance.  NOTE: starting point is specifed in radians, distance is
+ * specified in meters (and converted internally to radians)
+ * ... assumes a spherical world.
+ * @param orig specified in polar coordinates
+ * @param course offset radial
+ * @param dist offset distance
+ * @return destination point in polar coordinates
+ */
 inline Point3D calc_gc_lon_lat( const Point3D& orig, double course,
                                double dist ) {
     Point3D result;
@@ -82,24 +104,105 @@ inline Point3D calc_gc_lon_lat( const Point3D& orig, double course,
     // printf("calc_lon_lat()  offset.theta = %.2f offset.dist = %.2f\n",
     //        offset.theta, offset.dist);
 
-    dist *= METER_TO_NM * NM_TO_RAD;
+    dist *= SG_METER_TO_NM * SG_NM_TO_RAD;
     
     result.sety( asin( sin(orig.y()) * cos(dist) + 
                       cos(orig.y()) * sin(dist) * cos(course) ) );
 
-    if ( cos(result.y()) < FG_EPSILON ) {
+    if ( cos(result.y()) < SG_EPSILON ) {
         result.setx( orig.x() );      // endpoint a pole
     } else {
         result.setx( 
            fmod(orig.x() - asin( sin(course) * sin(dist) / 
-                                 cos(result.y()) ) + FG_PI, FG_2PI) - FG_PI );
+                                 cos(result.y()) )
+                 + SGD_PI, SGD_2PI) - SGD_PI );
     }
 
     return result;
 }
 
 
-// calc course/dist
+/**
+ * Calculate course/dist given two spherical points.
+ * @param start starting point
+ * @param dest ending point
+ * @param course resulting course
+ * @param dist resulting distance
+ */
+inline void calc_gc_course_dist( const Point3D& start, const Point3D& dest, 
+                                 double *course, double *dist )
+{
+    // d = 2*asin(sqrt((sin((lat1-lat2)/2))^2 + 
+    //            cos(lat1)*cos(lat2)*(sin((lon1-lon2)/2))^2))
+    double cos_start_y = cos( start.y() );
+    volatile double tmp1 = sin( (start.y() - dest.y()) * 0.5 );
+    volatile double tmp2 = sin( (start.x() - dest.x()) * 0.5 );
+    double d = 2.0 * asin( sqrt( tmp1 * tmp1 + 
+                                 cos_start_y * cos(dest.y()) * tmp2 * tmp2));
+
+    *dist = d * SG_RAD_TO_NM * SG_NM_TO_METER;
+
+    // We obtain the initial course, tc1, (at point 1) from point 1 to
+    // point 2 by the following. The formula fails if the initial
+    // point is a pole. We can special case this with:
+    //
+    // IF (cos(lat1) < EPS)   // EPS a small number ~ machine precision
+    //   IF (lat1 > 0)
+    //     tc1= pi        //  starting from N pole
+    //   ELSE
+    //     tc1= 0         //  starting from S pole
+    //   ENDIF
+    // ENDIF
+    //
+    // For starting points other than the poles: 
+    // 
+    // IF sin(lon2-lon1)<0       
+    //   tc1=acos((sin(lat2)-sin(lat1)*cos(d))/(sin(d)*cos(lat1)))    
+    // ELSE       
+    //   tc1=2*pi-acos((sin(lat2)-sin(lat1)*cos(d))/(sin(d)*cos(lat1)))    
+    // ENDIF 
+
+    // if ( cos(start.y()) < SG_EPSILON ) {
+    // doing it this way saves a transcendental call
+    double sin_start_y = sin( start.y() );
+    if ( fabs(1.0-sin_start_y) < SG_EPSILON ) {
+        // EPS a small number ~ machine precision
+        if ( start.y() > 0 ) {
+            *course = SGD_PI;   // starting from N pole
+        } else {
+            *course = 0;        // starting from S pole
+        }
+    } else {
+        // For starting points other than the poles: 
+        // double tmp3 = sin(d)*cos_start_y);
+        // double tmp4 = sin(dest.y())-sin(start.y())*cos(d);
+        // double tmp5 = acos(tmp4/tmp3);
+
+        // Doing this way gaurentees that the temps are
+        // not stored into memory
+        double tmp5 = acos( (sin(dest.y()) - sin_start_y * cos(d)) /
+                            (sin(d) * cos_start_y) );
+
+        // if ( sin( dest.x() - start.x() ) < 0 ) {
+        // the sin of the negative angle is just the opposite sign
+        // of the sin of the angle  so tmp2 will have the opposite
+        // sign of sin( dest.x() - start.x() )
+        if ( tmp2 >= 0 ) {
+            *course = tmp5;
+        } else {
+            *course = 2 * SGD_PI - tmp5;
+        }
+    }
+}
+
+#if 0
+/**
+ * Calculate course/dist given two spherical points.
+ * @param start starting point
+ * @param dest ending point
+ * @param course resulting course
+ * @param dist resulting distance
+ */
 inline void calc_gc_course_dist( const Point3D& start, const Point3D& dest, 
                                 double *course, double *dist ) {
     // d = 2*asin(sqrt((sin((lat1-lat2)/2))^2 + 
@@ -131,10 +234,10 @@ inline void calc_gc_course_dist( const Point3D& start, const Point3D& dest,
 
     double tc1;
 
-    if ( cos(start.y()) < FG_EPSILON ) {
+    if ( cos(start.y()) < SG_EPSILON ) {
        // EPS a small number ~ machine precision
        if ( start.y() > 0 ) {
-           tc1 = FG_PI;        // starting from N pole
+           tc1 = SGD_PI;        // starting from N pole
        } else {
            tc1 = 0;            // starting from S pole
        }
@@ -148,11 +251,12 @@ inline void calc_gc_course_dist( const Point3D& start, const Point3D& dest,
     if ( sin( dest.x() - start.x() ) < 0 ) {
         tc1 = tmp5;
     } else {
-        tc1 = 2 * FG_PI - tmp5;
+        tc1 = 2 * SGD_PI - tmp5;
     }
 
     *course = tc1;
-    *dist = d * RAD_TO_NM * NM_TO_METER;
+    *dist = d * SG_RAD_TO_NM * SG_NM_TO_METER;
 }
+#endif // 0
 
-#endif // _POLAR_HXX
+#endif // _POLAR3D_HXX